FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN. Objetivo general. Objetivos específicos. Materiales y equipo
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- Dolores Cuenca Ortíz
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1 Electrónica II. Guía 4 FILTROS ACTIVOS DE PRIMER ORDEN Objetivo general Facultad: Ingeniería. Escuela: Electrónica. Asignatura: Electrónica II. Lugar de ejecución: Fundamentos Generales, aula 3.2 (Edificio 3, 2da planta). Verificar el funcionamiento de filtros activos de primer orden pasa bajos y pasa altos. Objetivos específicos Medir las tensiones de entrada y salida a distintas frecuencias. Calcular la ganancia a partir de valores medidos a distintas frecuencias. Trazar la curva de respuesta en frecuencia del filtro pasa bajos y pasa alto, en un gráfico semilogarítmico. Determinar la frecuencia de potencia mitad (o de corte) a partir del gráfico del filtro pasa bajos y paso alto. Comparar la frecuencia de corte obtenida del gráfico con el valor calculado. Materiales y equipo Unidad PU-2000 con PU-2200 Breadboard Multímetro Osciloscopio digital PicoScope 2204A. Computadora con el software PicoScope 6 Cable USB tipo A/B Amplificador operacional ua74 o equivalente 2 Resistores de 00 kω Resistor de 0 kω Capacitor de 00 nf (0.µF) Capacitor de 0 nf (0.0µF) 4 Cables de conexión para el PU Puntas de osciloscopio 2 Puntas para multímetro Pinza Cortadora de alambre Alambre de telefonía
2 2 Electrónica II. Guía 4 Introducción Teórica Con los amplificadores operacionales pueden construirse filtros activos pasa bajos, pasa altos, pasa banda y de bloqueo de banda o rechaza banda. En esta práctica se comprobarán los siguientes filtros: Paso Bajo: Este circuito se caracteriza por mantener una ganancia para señales con frecuencias más bajas a la de corte, si la frecuencia supera a la de corte la ganancia del circuito disminuye. La ganancia del circuito pasa bajo como el mostrado en la Figura está determinada por (): A V R 2 () R( jr2c) Y La frecuencia de corte está determinada por (2): Figura. Filtro pasa bajo de primer orden. f 2R (2) 2C Paso Alto: El paso-alto se caracteriza porque a partir de una frecuencia de corte se mantiene la ganancia del circuito. A frecuencias inferiores a la de corte, disminuye la ganancia del mismo. La ganancia de circuito para un filtro pasa alta como el mostrado en la Figura 2 está determinada por (3): R2Cj jr C A V (3)
3 Electrónica II. Guía 4 3 Figura 2. Filtro pasa alta de primer orden. Y el valor de la frecuencia de corte está determinada por (4): f 2R C (4) Procedimiento I PARTE. FILTRO PASA BAJO DE PRIMER ORDEN. Arme el circuito que se muestra en la Figura 3. Figura 3. Filtro pasa bajos a implementar. 2. Ajuste el generador de señales a 500Hz de onda senoidal con 50mVp de amplitud. 3. Conecte el generador de señales a las terminales de entrada del circuito.
4 4 Electrónica II. Guía 4 4. Conecte el canal A del osciloscopio a las terminales de entrada y el canal B a las de salida. 5. Verifique la señal de salida del circuito. 6. Cambie la frecuencia de la señal de entrada a.6 Hz 7. Mida la tensión pico a la salida y anótela en la Tabla. 8. Calcule la ganancia de tensión Vsal/Ven del circuito y anótela en la Tabla. 9. Sin variar la amplitud de entrada tomar los valores pico de salida para distintos valores de frecuencias y anótelas en la Tabla. F(Hz) Vsal(Vp-p) Ganancia (Av) Tabla. Valores obtenidos del filtro pasa bajo. 0. Dibuje la respuesta en frecuencia del circuito en las coordenadas semilogarítmicas del gráfico de la Figura 4. Figura 4. Gráfico de la respuesta en frecuencia del filtro pasa bajos de primer orden de la Figura 3.. En el gráfico encuentre la frecuencia de corte fc (frecuencia de ganancia 0.707). 2. Compare el resultado anterior con el valor calculado teóricamente con R2=00 kω y C=00 nf II PARTE. FILTRO PASA ALTA DE PRIMER ORDEN 3. Arme el circuito de la Figura 5.
5 Electrónica II. Guía Ajuste el generador de señales a 500Hz de onda senoidal con 50mVp de amplitud. Figura 5. Filtro pasa alta de primer orden a implementar. 5. Conecte el generador de señales a las terminales de entrada del circuito. 6. Conecte el canal A del osciloscopio a los terminales de entrada y el canal B a los de salida 7. Verifique la señal de salida del circuito. 8. Cambie la frecuencia de la señal de entrada a 60 Hz 9. Mida la tensión pico a la salida y anótela en la Tabla Calcule la ganancia de tensión Vsal/Ven y anote el resultado en la Tabla Sin variar la amplitud de entrada tomar los valores pico de salida para distintos valores de frecuencias y anótelas en la Tabla 2. F(Hz) Vsal(Vp-p) Ganancia (Av) Tabla 2. Valores obtenidos del filtro pasa alta.
6 6 Electrónica II. Guía Dibuje la respuesta en frecuenta del circuito en el gráfico semilogarítmico de la Figura 6. Figura 6. Gráfico de la respuesta en frecuencia del filtro pasa alto primer orden de la Figura En el gráfico encuentre la frecuencia de corte Fc (frecuencia de ganancia 0.707). 24. Compare el resultado anterior con el valor calculado teóricamente con R=0 kω y C=0 nf. 25. Apague y desconecte los equipos dejando limpio y ordenado su puesto de trabajo. Análisis de Resultados. Presente sus resultados y conclusiones al respecto de los circuitos vistos en la presente práctica. 2. Obtenga la función de transferencia de los circuitos del filtro pasa bajos y pasa alta estudiados. Investigación Complementaria Los filtros reales presentan los inconvenientes de que la transición entre la banda que se quiere dejar pasar y la que se quiere eliminar no es abrupta y que la respuesta en fase no es lineal. Investigue la manera de optimizar estos problemas en los filtros. Bibliografía Savant, C - Roden M, y Carpenter G, Diseño Electrónico: Circuitos y Sistemas, tercera edición PRENTICE HALL, Floyd, T, Dispositivos Electrónicos, octava edición, PEARSON, Boylestad, R - Nashelsky, L, Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, décima edición, PRENTICE HALL, 2009.
7 Electrónica II. Guía 4 7 Hoja de cotejo: 4 Guía 4: Filtros Activos de Primer Orden Alumno/a: Mesa No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION CONOCIMIENTO APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO % Nota Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos aplicados en la práctica No realizó los pasos de la guía Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos aplicados en la práctica Necesitó la ayuda del docente de laboratorio Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos aplicados en la práctica Realizó los pasos de la guía y lleno todas las partes donde aplicaba 30 No realizó el análisis de resultados Necesitó la ayuda del docente de laboratorio Realizó el análisis de resultados ACTITUD 5 No tiene actitud proactiva Actitud propositiva, pero sus propuestas no son aplicables al desarrollo de la práctica. Tiene actitud proactiva y sus propuestas son concretas y factibles. TOTAL 00
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